Journées techniques organisées avec l'appui du Sétra et sous l'égide de la CoTITA PRISE EN COMPTE DU RISQUE SISMIQUE Effets induits: les glissements de terrain et les chutes de blocs Dominique BATISTA, Patrice MAURIN CETE Méditerranée Centre d'études Techniques de l'équipement Méditerranée www.cete mediterranee.fr
1. Les glissements de terrain Le phénomène : Déplacement d'un massif de matériaux meubles ou d'un massif rocheux fracturé ou altéré le long d'une surface de rupture Facteurs déclenchants : Lithologie (schistosité, pendages, plan de fracturation) Modification du régime hydraulique (saturation, pression interstitielles) Terrassements ou érosions naturelles Accélérations produites par les séismes 2 2
1. Les glissements de terrain Le mécanisme de rupture statique: Déclenchement : lorsque les efforts moteurs excèdent les efforts résistants mobilisables (résistance au cisaillement des sols le long d'une surface de rupture Σ ) Σ 3 3
1. Les glissements de terrain Les vibrations subies lors d'un tremblement de terre favorisent le glissement des sites en limite de stabilité Principaux phénomènes en jeux : La liquéfaction des sables fins et limons sous nappe : susceptibles de provoquer le glissement des formations supérieures L'apparition de forces inertielles déstabilisatrices Accélération résultante en cas de séisme 4 4
1. Les glissements de terrain Justification sismique: La justification sismique peut être effectuée par un modèle statique équivalent utilisant les coefficients sismiques suivants : σ h =0,5 γ Ι a gr S S T /g, où Γ Ι : le coefficient d'importance de l'ouvrage a gr : accélération maximale de référence au rocher S : paramètre caractéristique de la classe de sol S T : coefficient d'amplification topographique (modélisant l'effet de site) σ v =0,33 à 0,5 σ h 5 5
Mission post sismique de l'aquila Les effets géologiques induits Glissements de terrain Assez peu nombreux (zone montagneuse plutôt rocheuse) Glissement des berges du lac Sinizzo Route de montagne SS80
1. Les glissements de terrain Effets induits sur les sites en limite de stabilité: Séisme de Kobé, 1995, (Document NISEE -USA) Glissement de terrain ayant entraîné la perte totale d un bâtiment «parasismique» situé en bord de talus instable. 7 7
1. Les glissements de terrain Comment se protéger? Pour de petites pentes, des confortements sont envisageables : clouages, butée de pied, sécurisation par pieux fichés au substratum 8 8
ULMS Monaco : un exemple de confortement par barrettes Comment se protéger? Pour de petites pentes, des confortements sont envisageables : clouages, butée de pied, sécurisation par pieux fichés au substratum 9 Surface de rupture identifiée 9
1. Les glissements de terrain Comment se protéger? Pour de grands versants, la sécurisation est rarement possible. Il convient alors d'éloigner les enjeux des versants potentiellement instables (PPR). Glissement de terrain à Santa Tecla(Salvador) lors du séisme de 2001 (Document Associated Press) ayant entraîné la perte d un quartier (300 habitations ensevelies) les constructions voisines n ont pas souffert des oscillations.et ont pu être évacuées sans dommages significatifs. 10 10
2. Les chutes de blocs La définition de l'aléa «risque rocheux» + = Aléa + Enjeu = Risque 11 11
Mission post sismique de l'aquila illustration des effets de site sur le phénomène chutes de blocs Chutes de blocs Village de Fossa
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa A partir des mécanismes de rupture identifiés, la qualification de l aléa pour les écroulement rocheux, fait intervenir deux composantes : la classe d instabilité, la " probabilité/délai ". Pour les risques rocheux, on distingue: L'aléa de rupture, L'aléa de propagation et L'aléa résultant = aléa de rupture + aléa de propagation. 13 Facteurs aggravants: présence d eau dans le massif, action du gel/dégel, actions anthropiques, végétation ainsi que les secousses provoquées par un séisme. 13
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa de rupture Les mécanismes de rupture 14 14
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa de rupture Les classes d'instabilité On définit par classe, un type d instabilité caractérisé par le volume des matériaux mis en jeu lors de la phase d écroulement et le volume unitaire des blocs produits. Les classes sont définies conformément à la grille suivante : Les chutes de pierres (cp) V < 1 dm 3. Les chutes de blocs (cb) Quelques fractions de m 3 à plusieurs m 3. Les éboulements en masse limitée (ebl). Volume inférieur à quelques centaines de m 3. 15 Les éboulements en grande masse (ebgm) concernent des volumes d écroulement simultané supérieurs à 5 000 000 m 3 mettant en jeu une dynamique spécifique. 15
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa de rupture La notion de probabilité / délai La «probabilité/délai» se définit comme une variable à deux dimensions indissociables : L éventualité d occurrence de chute dans le délai considéré. L échelle utilisée s étale entre le très faible et le très élevé ; 16 16
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa de rupture La notion de probabilité / délai Le délai significatif à l intérieur duquel le praticien estime que le phénomène peut se produire par rapport à une probabilité considérée. La durée des périodes va de l imminent au long terme 17 17
2. Les chutes de blocs Qualification de l'aléa de propagation Approche qualitative Les études trajectographiques doivent permettre de préciser: le fonctionnement du versant, les caractéristiques des trajectoires probables, les vitesses des blocs. et de déterminer: L'implantation des ouvrages de protection. 18 18
2. Les chutes de blocs Filets pendus (FPD) Filets déflecteurs (DE) Écran déformable (F) 19 19
2. Les chutes de blocs Prise en compte des séismes dans la pratique française Dans le cas d une paroi rocheuse de grandes dimensions, la majoration de l aléa par suite de la sismicité résulte de l effet de purge que peut produire la secousse sismique. L appréciation devrait se faire au cas par cas pour déterminer si cette majoration peut être négligée ou effective. L évaluation de l instabilité d une paroi rocheuse sous séisme, relève des mêmes critères d appréciation qu en statique (facteurs aggravants), en considérant une majoration de la probabilité d occurrence appréciée à dire d expert en fonction des conditions de site. 20 20
2. Les chutes de blocs Prise en compte des séismes dans la pratique française L'observation des éboulements survenus au cours de séismes a révélé un allongement sensible des trajectoires de blocs libérés ; il conviendra donc d être prudents dans la localisation des limites d extension des éboulements. Les trajectoires de blocs peuvent être appréciées à l aide de logiciel trajectographique en intégrant une vitesse initiale des blocs induite par le séisme. 21 l Aquila (Italie, 2009) 21